NO880529L - Selvbegrensede elektrisk varmeelement. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et selvbegrensende elektrisk varmeelement som definert i innledningen av krav 1.

Slike varmeelementer er kjent fra f. eks. DE 2 543 314 som omhandler et stort område med PTC-ZTC konstruksjoner. I denne sammenheng står PTC for positiv temperatur koeffisient og ZTC for null temperatur koeffisient. I det nevnte patent kreves det at motstanden over PTC komponenten er mye større enn motstanden av ZTC komponenten som står i serie med førstnevnte komponent. PTC komponenten er således den aktive varmekilde. En annen begrensning ved de løsninger som er skissert i nevnte patent er at den korteste avstand mellom elektrodene ikke må overskride tykkelsen av PTC laget med mer enn 50%.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe de mangler som finnes ved ovennevnte kjente teknikk. De vesent-ligste særtrekk ved oppfinnelsen er definert i kravene.

Varmeelementet ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at det har liten eller ingen 'inrush', det vil si at begynnelses-strømmen er lav, og at det genererer jevn effekt over hele arealet. Det vil også oppvise jevn temperatur ved styretemperaturen over hele arealet, uavhengig av varmetapti1 standene og med bare liten spenningsfølsomhet.

Ved den foreliggende oppfinnelse er det ZTC komponenten som er den aktive varmekilde. Videre kan den korteste avstand mellom elektrodene være innenfor et stort område, i størrel-sesorden 5 til 5000 ganger tykkelsen av PTC laget.

Ovenfor nevnte og andre formål og særtrekk ved den foreliggende oppfinnelse vil klart fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen sett i sammenheng med figurene, hvor

figur 1 skjematisk viser hvordan elektrodene kan plasseres i de parallelle motstandslagene, og

figur 2 viser motstands verdi ene som funksjon av temperaturen.

På grunn av de forhold som er nevnt i kravene vil PTC laget ved romtemperatur virke som en kortslutning mellom de parallelle ZTC lag. Men på grunn av geometrien vil motstanden mellom elektrodene, i PTC laget, være meget høy når spenning tilføres for første gang og ZTC lagene alene frembringer varme. Etter hvert som temperaturen stiger vil imidlertid resi sti vi teten i PTC laget øke inntil motstanden mellom ZTC lagene er lik motstanden for de kombinerte ZTC lag. Ved denne temperatur vil de to ZTC lag virke som elektroder og varme genereres uniformt gjennom hele systemet. En hvilken som helst temperaturøkning hvor som helst i området for ZTC lagene vil effektivt redusere eller slå av strømmen. På denne måte virker PTC komponenten nesten som en styre-anordning, mens ZTC komponentene virker som aktive varmeelementer.

Under kontrollerte tilstander og fordi ZTC lagene virker som elektroder, vil varme bli generert over hele arealet, - selv utenfor de strømbærende elektroder.

På grunn av at begynnelses-strømmen er uavhengig av motstanden i PTC laget, vil variasjoner på 2 til 5 ganger den opprinnelige PTC motstanden ikke bety noe ved romtemperatur. Utgangseffekten i begynnelsesfasen vil være uforandret til tross for vesentlig ustabilitet i PTC laget.

Videre vil avskjæringspunktet eller styrespenningen bare være svakt påvirket av store variasjoner i spenning.

Varmefunksjonen utføres hovedsakelig av ZTC lagene og disse elementer har derfor nesten ingen 'inrush<1.>

Da ZTC lagene utgjør den viktigste varmekilde og PTC laget virker som styring i en retning som står vinkelrett på ZTC lagene, vil den karakteristiske 'varm linje' effekt for et rent PTC element være fullstendig eliminert og elementet genererer jevn varme over hele arealet og temperaturen reguleres nesten uavhengig av varmetapvariasjoner.

Da PTC komponenten har samme areal som ZTC komponenten vil den maksimale watt-tetthet i PTC komponenten opptre når motstandene er like, og ved en hvilken som helst høyere temperatur vil tettheten minske hurtig. På denne måte blir PTC komponenten aldri påkjent for sterkt, noe som sikrer en lang og stabil levetid. Figur 1 viser eksempel på en sammenstilling av to ZTC lag 1 og 2 med et PTC 3 lag mellom. Elektroder 4 og 5 er diagonalt plassert i ZTC lagene. 2RZTC er motstanden i de parallelle ZTC lagene, mens RPTC1 er motstanden mellom lagene og RPTC2 er motstanden mellom elektrodene, i PTC laget. Figur 2 viser en kurve over PTC motstanden og ZTC motstanden som funksjon av temperaturen T.

Ovenstående detaljerte beskrivelse av noen utførelses-eksempler av foreliggende oppfinnelse skal bare betraktes som eksempler og må ikke oppfattes som begrensninger av beskyt-te! sens omfang.

Claims (1)

1. Selvbegrensende elektrisk varmeelement omfattende motstandskomponenter med positiv temperatur koeffisient (PTC) og null temperatur koeffisient (ZTC), karakterisert ved at det har en lagmessig struktur med diagonalt anbragte elektroder i to ZTC lag som er adskilt av et PTC lag og hvor komponentenes motstander har følgende forhold:ved romtemperatur:

ved styretemperatur: RPTC1 (mellom lag) = RZTC (parallelle lag), og hvor geometrien er slik at ved styretemperaturen hvor motstandene i de to komponentene er like, vil watt-tettheten også være praktisk talt jevn.